Русский

№5/2022

Стр.

Название статьи, авторы, аннотация и ключевые слова

Проектирование, строительство и эксплуатация

416-428

Компьютерное моделирование подъема и опускания резервуара при восстановлении высотных отметок фундамента

В. И. Суриков a, М. В. Лиховцев a, А. А. Катанов a, А. Н. Задумин a

a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а

DOI: 10.28999/2541-9595-2022-12-5-416-428

Аннотация: Восстановление проектного положения вертикальных стальных резервуаров выполняется методом подъема и относится к наиболее трудоемким видам ремонта. Подъем и опускание резервуара осуществляются с использованием подъемных устройств после проведения мероприятий по обеспечению устойчивости и неизменности формы резервуарных конструкций путем установки временных усиливающих элементов. При полной замене и выравнивании фундамента или упрочнении грунта основания высотные отметки, на которых располагается окрайка, приводят в соответствие с проектными величинами, при этом возникает проблема оценки остаточных деформаций в узле сопряжения стенки и днища после опускания резервуара на восстановленное основание. С целью анализа напряженно-деформированного состояния при восстановлении высотных отметок фундамента и прогнозирования результатов ремонта после удаления элементов жесткости и определения участков стенки и окраек днища, подлежащих замене, разработана компьютерная модель процесса подъема и опускания вертикального стального резервуара. В рамках исследования рассмотрены основные методы подъема резервуаров при ремонте фундаментов, проанализированы публикации, посвященные компьютерному моделированию данного процесса. Приведены результаты компьютерного моделирования подъема-опускания РВС-20000 при выполнении ремонтных работ. По результатам выполненных исследований разработан автоматизированный программный модуль по построению компьютерной модели и расчету НДС стенки и окрайки при подъеме и опускании резервуара на отремонтированный фундамент, предназначенный для специалистов проектных организаций, выполняющих проекты производства работ на ремонт вертикальных стальных резервуаров.

Ключевые слова: резервуар вертикальный стальной, РВС, ремонт резервуара, стенка резервуара, днище резервуара, фундамент резервуара, напряженно-деформированное состояние, ветровые нагрузки, снеговые нагрузки, подъем резервуара, подъем домкратами

Для цитирования:
Компьютерное моделирование подъема и опускания резервуара при восстановлении высотных отметок фундамента / В. И. Суриков [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2022. Т. 12. № 5. С. 416–428. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2022-12-5-416-428

Список литературы:↓

429-437

Обзор способов транспортировки водорода по магистральным трубопроводам

С. Е. Кутуков a, А. В. Мельников b, А. И. Гольянов a, О. В. Четверткова a

a Научно-технический центр трубопроводного транспорта ООО «НИИ Транснефть» (НТЦ ООО «НИИ Транснефть»), 450055, Россия, Уфа, проспект Октября, 144/3
b ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а

DOI: 10.28999/2541-9595-2022-12-5-429-437

Аннотация: Целью работы является оценка технологических аспектов способов магистрального транспорта водородсодержащих продуктов по действующим нефте- и нефтепродуктопроводам. Для технико-экономического обоснования проектов в области транспорта больших объемов водородсодержащих продуктов целесообразно рассматривать четыре технологии перекачки по трубопроводам: перекачка в газообразном состоянии в чистом виде или в смеси с природным газом; транспортировка в сжиженном виде; перекачка сатурированного водорода в потоке жидких углеводородов (газонасыщенная перекачка); транспорт водорода в химически связанном состоянии. В общем виде показано, что перепрофилирование нефтепроводов под перекачку чистого водорода нецелесообразно в силу ограниченности плеча перекачки одним технологическим участком нефтепровода, а также существенных затрат на замену основного насосного оборудования. Реализация технологии перекачки водорода в сжиженном виде невозможна в силу конструктивных особенностей нефтепроводов. Энергозатраты при совместном транспорте нефти с газообразным водородом будут на порядок–два выше нормативных. Целесообразность применения жидких органических носителей водорода находится в прямой зависимости от возможности их утилизации или реверсивной доставки к месту насыщения водородом. Оптимально использовать для транспорта водородсодержащих продуктов действующую нефтетранспортную инфраструктуру позволяет перекачка водорода в химически связанном состоянии. Рассмотрены два соединения водорода – сероводород и аммиак. Показано, что аммиак как углеродно-нейтральное неорганическое водородное соединение является наиболее перспективным продуктом для магистрального трубопроводного транспорта. Лимитирующим фактором для транспортировки водорода по нефтепроводам является ограниченная протяженность технологических участков из-за высоких показателей давления насыщенных паров перекачиваемой среды. Одним из перспективных направлений развития технологий магистрального транспорта может стать разработка средств интеграции технологических участков нефтепроводов в единый коридор, позволяющий осуществлять трансконтинентальную перекачку водорода или водородсодержащих энергоносителей.

Ключевые слова: декарбонизация, зеленая энергетика, транспортировка водорода, насыщение водородом, жидкий водород, газообразный водород, водородсодержащий газ, водородная энергетика, химически связанный водород, аммиак, низкоуглеродный энергоноситель

Для цитирования:
Обзор способов транспортировки водорода по магистральным трубопроводам / С. Е. Кутуков [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2022. Т. 12. № 5. С. 429–437. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2022-12-5-429-437

Список литературы:↓

438-451

Распределение объема водных скоплений в профильном нефтепроводе

В. В. Жолобов a , В. Ю. Морецкий a, Р. Ф. Талипов a

a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а

DOI: 10.28999/2541-9595-2022-12-5-438-451

Аннотация:
Введение. Имеющиеся математические модели поведения воды в эксплуатируемых нефтепроводах не учитывают возможность одновременного существования неподвижной и подвижной форм водных образований. Это ограничивает область применимости таких расчетных моделей и делает актуальной разработку обобщенных гидравлических моделей.
Методы. Применение положений многоскоростного континуума позволяет сформулировать общую математическую модель многофазной среды, которая при адаптации допускает высокую степень детализации гидравлического описания накопления и миграции воды. При этом будут сформулированы незамкнутые уравнения (балансовые законы сохранения), которые применимы к описанию формирования условно неподвижного водного скопления и миграции коалесцированной воды как в непрерывной (ручейковой), так и в дисперсно-капельной форме на технологическом участке магистрального нефтепровода. Постановка задачи сводится к конкретизации межфазного взаимодействия на основе пограничного слоя и аналогии с движением влекомых наносов в теории русловых течений.
Результаты. На основе соотношений пограничного слоя на поверхности контакта фаз и аналогового предположения о профиле продольной скорости получены расчетные зависимости для скорости среды на границе контакта, а также формулы для расчета силового взаимодействия и дисперсно-капельного массообмена. В отличие от имеющихся в научно-технической литературе вариантов замыкания здесь применен профиль скорости в циркуляционном течении воды.
Обсуждение. Полученные зависимости в общем случае содержат дополнительные параметры, подлежащие идентификации и ранжированию по степени влияния на основные гидродинамические характеристики стратифицированных течений с поправкой на разницу в диаметрах срываемых и оседающих капель. Для этого требуются данные специально поставленных стендовых и численных экспериментов.
Выводы. Представленная модель поведения воды в профильном трубопроводе сформулирована с учетом возможного волнового срыва капель с поверхности неподвижного водного скопления, полного дисперсно-капельного выноса или переноса капель на последующие участки. При практических расчетах, помимо обычной процедуры предварительной идентификации параметров однофазных моделей, дополнительно необходима идентификация параметров пограничного слоя на границе контакта фаз.

Ключевые слова: стратифицированное течение, ручейковое течение, водные скопления в трубопроводах, двухфазное течение, математическая модель течения, дисперсная фаза, гидравлическая модель

Для цитирования:
Жолобов В. В., Морецкий В. Ю., Талипов Р. Ф. Распределение объема водных скоплений в профильном нефтепроводе // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2022. Т. 12. № 5. С. 438–451. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2022-12-5-438-451

Список литературы:↓

452-460

Совершенствование методики определения времени безопасной остановки нефтепровода при перекачке смеси высоковязких и высокозастывающих нефтей

П. В. Федоров a, В. О. Некучаев b

a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а
b Ухтинский государственный технический университет, 169300, Россия, Ухта, ул. Первомайская, 13

DOI: 10.28999/2541-9595-2022-12-5-452-460

Аннотация: Вопросы обеспечения гарантированного запуска магистрального нефтепровода после остановки становятся все более актуальными вследствие нарастания в объеме транспортировки доли тяжелых и высокозастывающих нефтей. Целью настоящей работы является совершенствование методик расчета времени безопасной остановки нефтепровода с учетом свойств реально транспортируемых нефтей, технологических условий пуска и остановки трубопровода, технических параметров ротационных вискозиметров. Проведены исследования распределения температуры нефти по длине участка трубопровода и по определению реологических свойств нефти в соответствии с принятыми расчетными методиками. В качестве исследуемой среды использована смесь высокопарафинистой и малопарафинистой нефтей. Разработан усовершенствованный подход к определению статического напряжения сдвига, позволивший повысить точность расчетов пускового давления, требуемого для возобновления перекачки, и, соответственно, времени безопасной остановки трубопровода. Корректность предложенной методики подтверждена серией испытаний на теплогидравлическом стенде, моделирующих остановку нефтепровода, охлаждение нефти, возобновление перекачки.

Ключевые слова: время безопасной остановки, остановка перекачки, высокозастывающая нефть, температура застывания, напряжение сдвига, статическое напряжение сдвига, пусковое давление

Для цитирования:
Федоров П. В., Некучаев В. О. Совершенствование методики определения времени безопасной остановки нефтепровода при перекачке смеси высоковязких и высокозастывающих нефтей // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2022. Т. 12. № 5. С. 452–460. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2022-12-5-452-460

Список литературы:↓

Сварка

461-469

Моделирование распределения температурных полей и напряжений в сварном соединении с применением ANSYS

А. Г. Палаев a , В. В. Носов a, b, А. А. Красников a

a Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Россия, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21-я линия, 2
b Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 195251, Россия, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

DOI: 10.28999/2541-9595-2022-12-5-461-469

Аннотация: Прогнозирование напряженно-деформированного состояния трубопровода в зоне сварных соединений имеет важнейшее значение для решения задач по обеспечению его надежной и безопасной эксплуатации. С целью создания систем прогнозирования качества сварных соединений и оптимизации управления сварочным производством в настоящее время широко используется компьютерное моделирование сварочных процессов. При этом по причине существенной сложности указанных процессов их описание математическими зависимостями крайне затруднительно, и распространенной практикой является применение упрощенных моделей, что часто приводит к значительным расхождениям результатов расчетов с экспериментальными данными, полученными на реальных трубопроводах. Авторами поставлена цель по созданию простой и точной модели распределения тепловых полей и напряжений в сварном соединении, которая может быть применена для каждой марки стали и любой геометрии сварного шва. Для моделирования использовался программный продукт ANSYS Workbench. По результатам был разработан подход, позволяющий создавать достаточно точные цифровые модели распределения тепловых полей и напряжений в зоне сварного соединения без проведения моделирования микроструктурных преобразований, возникающих вследствие фазовых переходов. Верификация цифровой модели показала ее хорошую сходимость с экспериментальными данными – расхождение значений составило не более 2 %.

Ключевые слова: компьютерное моделирование, распределение напряжений, распределение температурных полей, метод конечных элементов, напряженно-деформированное состояние

Для цитирования:
Палаев А. Г., Носов В. В., Красников А. А. Моделирование распределения температурных полей и напряжений в сварном соединении с применением ANSYS // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2022. Т. 12. № 5. С. 461–469. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2022-12-5-461-469

Список литературы:↓

Защита от коррозии

470-479

Исследование долговечности антикоррозионных покрытий для защиты причальных сооружений

П. О. Ревин a, А. В. Макаренко a

a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а

DOI: 10.28999/2541-9595-2022-12-5-470-479

Аннотация: С целью изучения стойкости защитных покрытий стальных конструкций при эксплуатации систем электрохимической защиты на причальных сооружениях проведены лабораторные и стендовые испытания. Образцы трех систем антикоррозионных покрытий на основе лакокрасочных материалов наносились на образцы, которые в составе испытательного стенда устанавливались на объектах портовой инфраструктуры ООО «Транснефть – Порт Козьмино» в зоне переменного погружения и брызг, а также в зоне морской атмосферы. Исследовались группы образцов, подключенные и не подключенные к электрохимической защите. По результатам двухлетнего мониторинга и последующих повторных испытаний получены данные о влиянии защитных токов на свойства покрытий. Установлено, что ударная прочность покрытий, подвергшихся агрессивному влиянию морской воды, возрастает с течением времени – это связано с дополнительной полимеризацией и процессами отверждения. Диэлектрические свойства покрытий, выдержанных в воде, ухудшаются относительно исходных показателей, но остаются в пределах нормативных значений. Таким образом, показано, что применение электрохимической защиты не приводит к ухудшению адгезии, снижению ударной прочности или увеличению отслоений покрытий. На основании полученных результатов испытаний уточнены нормативные требования по показателю прочности покрытия при ударе.

Ключевые слова: портовые сооружения, причальные сооружения, лакокрасочные покрытия, полимерные покрытия, антикоррозионная защита, отверждение, адгезия покрытий, ударная прочность

Для цитирования:
Ревин П. О., Макаренко А. В. Исследование долговечности антикоррозионных покрытий для защиты причальных сооружений // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2022. Т. 12. № 5. С. 470–479. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2022-12-5-470-479

Список литературы:↓

Защита от коррозии

480-488

Анализ подходов при проектировании систем электрохимической защиты подземных трубопроводов в России и за рубежом

Р. В. Агиней a, Ж. Ю. Капачинских b, Е. В. Исупова a, О. Ю. Александров c

a Ухтинский государственный технический университет, 169300, Россия, Ухта, ул. Первомайская, 13
b Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Россия, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21-я линия, 2
c Филиал ООО «Газпром инвест» «Газпром ремонт», 196084, Россия, Санкт-Петербург, ул. Киевская, 5, корп. 5

DOI: 10.28999/2541-9595-2022-12-5-480-488

Аннотация: С целью совершенствования организации электрохимической защиты (ЭХЗ) магистральных нефтегазопроводов подземной прокладки в соответствии с задачами обеспечения их надежности и безопасности эксплуатации проанализированы подходы к проектированию систем ЭХЗ указанных объектов, регламентированные российскими и зарубежными международными и отраслевыми стандартами. Установлено, что основные российские стандарты – РД-91.020.00-КТН-170-17 и СТО Газпром 9.2-003-2020 – имеют существенные различия в части расчетных формул параметров системы ЭХЗ. Использование методики СТО Газпром 9.2-003-2020 при проведении проектировочных расчетов накладывает дополнительные ограничения на величину защитных потенциалов и не позволяет учесть ряд важных параметров. В методиках зарубежных стандартов фактически отсутствует понятие длины защитной зоны, в то время как российские нормы регламентируют этот параметр как определяющий при расчетах. Показаны отличия подходов к расчету параметров установок катодной защиты и анодного заземления в России и за рубежом.

Ключевые слова: электрохимическая защита, катодная защита, станция катодной защиты, установка катодной защиты, анодный заземлитель, анодное заземление, изоляционное покрытие

Для цитирования:
Анализ подходов при проектировании систем электрохимической защиты подземных трубопроводов в России и за рубежом / Р. В. Агиней [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2022. Т. 12. № 5. С. 480–488. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2022-12-5-480-488

Список литературы:↓

Энергетика и электрооборудование

489-497

Моделирование работы магистрального нефтепровода на стенде с целью определения энергоэффективных режимов

А. А. Игнатик а

a Ухтинский государственный технический университет, 169300, Россия, Ухта, ул. Первомайская 13

DOI: 10.28999/2541-9595-2022-12-5-489-497

Аннотация: Проблема эффективного и рационального использования электроэнергии в трубопроводном транспорте нефти является актуальной научно-технической задачей. Одним из основных количественных критериев энергоэффективности работы нефтепровода является величина удельных энергозатрат. Она определяется как отношение потребляемой мощности насосами нефтеперекачивающих станций (и печами пунктов подогрева при «горячей» перекачке) к массовому расходу нефти. Автором проведено физическое моделирование работы магистрального нефтепровода на лабораторном гидравлическом стенде. Всего смоделировано 36 режимов. По трубопроводам стенда перекачивалась нефтесодержащая жидкость; при температуре 18 °C ее плотность составляла 1013 кг/м3, а кинематическая вязкость – 1,3 сСт. Внутренний диаметр основного трубопровода стенда составлял 35,9 мм, протяженность – 31 м. По критерию удельных энергозатрат определены шесть энергоэффективных режимов работы стенда в области малых, средних и больших расходов. Построена линия рациональных режимов в координатах «объемный расход – удельные энергозатраты». Выполнены расчеты времени работы трубопровода при комбинировании двух энергоэффективных режимов при различных плановых объемах перекачки и плановой производительности. Коэффициент полезного действия насосов принят как вспомогательный критерий энергоэффективности.

Ключевые слова: технологический режим, энергоэффективный режим, гидравлический стенд, лабораторный стенд, удельные энергозатраты, мощность насоса, физическое моделирование

Для цитирования:
Игнатик А. А. Моделирование работы магистрального нефтепровода на стенде с целью определения энергоэффективных режимов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2022. Т. 12. № 5. С. 489–497. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2022-12-5-489-497

Список литературы:↓

Ремонт трубопроводов

498-504

Определение приоритетности методов обеспечения работоспособности магистральных трубопроводов

Ли Куньлинь а, В. А. Короленок, А. М. Короленок a

a Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина, 119991, Москва, Россия, Ленинский проспект, 65

DOI: 10.28999/2541-9595-2022-12-5-498-504

Аннотация: В условиях эксплуатации сложных производственных систем, ограниченности финансовых и технологических ресурсов необходима разработка методов управления ремонтными работами на объектах трубопроводного транспорта. Обеспечение работоспособности магистральных трубопроводов – сложная задача математического моделирования, решение которой предполагает обоснованный выбор методов, групп критериев и акторов, которые в конечном итоге позволяют оценить эффективность предлагаемых управленческих решений. Авторами представлена система определения приоритетности планирования очередности и прогнозирования сроков производства ремонтных работ на линейной части магистральных трубопроводов, позволяющая решать задачи организационного управления данными процессами. Выполнено математическое моделирование анализа эффективности применяемых методов обеспечения работоспособности трубопровода, показавшее, что наиболее эффективным методом является прогнозирование объемов производства строительно-монтажных работ, на втором месте – повышение производительности труда, на третьем – увеличение объема ресурсного обеспечения, на четвертом – повышение качества выполненных работ.

Ключевые слова: капитальный ремонт трубопроводов, управление ремонтом, теория принятия решений, вектор приоритетов, задачи выбора, математическое моделирование

Для цитирования:
Ли Куньлинь, Короленок В. А., Короленок А. М. Определение приоритетности методов обеспечения работоспособности магистральных трубопроводов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2022. Т. 12. № 5. С. 498–504. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2022-12-5-498-504

Список литературы:↓